Широкодиапазонный кодоуправляемый фазовращатель

(5 ) 5 6 01 В 25/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Конструкторское бюро "Шторм" при Киевском политехническом институте им, 50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(56) Авторское свидетельство СССРМ 1051453, кл. С 01 В 25/04, 1982,(54) ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ КОДОУПРАВЛЯЕМЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к фаэометрической технике и предназначено для кодовогоуправления фаэовым сдвигом узкополосного сигнала. Цель изобретения - повышениеточности установки значений фазовых сдви,Я 21635146 А 1 гов В фаэовращателе производится непрерывная коррекция величины фазового сдвига в зависимости от периода входного сигнала, который изменяется и регистрируется в счетчиках 5 и 6 импульсов, информация с котовых поочередно переписывается в регистр 14, управляющий фазосдвигающим элементол 15. Выходной сигнал фазовращателя снимается с выхода аналогового сум)латора 22. Фазовращатель дополнительно содержит формирователи 1, 7, 8, 9 и 10 импульсов, ключи 3 и 4, генератор 11 импульсов, схемы ИЛИ 12, коммутатор 13 дешифратор 16 квадрата, синусно-косинусные преобразователи 17 и 18 цифровых ко. дов, аналоговый коммутатор 19, синусно-косинусные перемножающие цифроаналоговые преобразователи 20 и 21, аналоговые инверторы 23 и 24, 2 ил50 55 Изобретение относится к фазоизмерительной технике и предгазначено для кодового управления фазовым сдвигол узкополосного сигнала.Цель изобретения - повышение точности устдновки значений фазовых сдвигов между входным и выходным напряжениями в широком диапазоне частот,На фиг. 1 изображена схема предлагаемого фазовращателя; на фиг, 2 - один иэ возможных одриантоо выполнения фазосдоигающего элемента.Фазоврдщатель состоит из фдэо 1 эеулятора с цифровым управлением порог;етрдми его коэффициента переда и и преобразователя текущих здчеий длительности ириода входного сигндлд в цифровой ко, Последний е.лючдет формироваге ь 1 игипульсоо вход которого связан со входом широкодиапазонного кодоуправляемого фазоврао 1 дтеля, э выход подключен к счетному триггеру 2. К каждому из обоих выходов (прялоглу и инверсному) 2 риггера подключены идентичные схсмы кодирующего преобразования, состоящие из ключей 3 и 4. включенных на их ееходе счетчиков 5 и б импульсов с идентичными цепями обнуления, содержащими каскадно (последовательно) вкл,оченные формирователи 7 - 1 О импульсов, При этом счетчик 6, связанный через ключ 4 с инверсным выходом триггерд 2 обнуляется каскадно соедин е н г ы гл и ф о р м и р о о а т е л я лз и 7 и 8, подключенными к прямому вьходу триггера 2, счетчик 5, соединенный через ключ 3 с прямым выходом триггера 2, обнуляется каскадно связанными лежду собой формирооателями 9 и 10, подсоединенными к инверсному выходу триггера 2,Кроме того, в состав преобразователя текущих значений длительности гериода входноо сигнала в цифровой код входят элементы, являющиеся общими для обоих схем кодирующего преобразования. К им относятся: генератор 11 квантующих импульсов, соединенный с обоими ключдг",и 3 и 4, схема ИЛИ 12, цифровой коммутатор 13 и регистр 14. Коммутатор 13 предназначен для периодического обновления информации о длительности периода входного сигнала, поступающей от схем кодирующего преобразования, поэтому сеоими обоими информационными группоогми оходами он порязрядно соединен с выходами счетчиков 5 и б. Один иэ выходов триггерд 2 подсоединен к управляющему входу ксммутатора 13, а выходные разряды последнего подключены к одноименным разрядам регистра 14, вход записи которого подключен к выходу схемы ИЛИ 12. Входц схемы ИЛИ 12 соеди 5 10 15 20 25 30 35 40 45 нены с цепями, связывающими между собой каскадно соединенные формирователи 7 и 8, а также формирователи 9 и 10.Выходы регистра 14 являются выходами преобразователя текущих значений длительности периода входного сигнала в цифровой код, Они поразрядно подсоединень к цифровым входам фазосдвигдющего элемента 15, являющегося составной частью фазорегулятора с цифровым управлением параметрами его коэффициента передачи.В состав этого фазорегуляторд входят: элементы цифрового управления квадратурных компонент сигнала, включающие в себя дешифратор 16 квадранта и синуснокосинусные преобразователи 17 и 18 цифровых кодов;цифроаналоговые устройства: элемент 15, аналоговый коммутатор 19 и синусно-косинусные перемножающие цифроаналоговые греобразователи (ПЦАП) 20 и 21,аналоговые элементы: сумматор 22 и аналоговые иноерторь 23 и 24Все элементы, осуществляющие цифровое управление коадрдтурными компонентами сиггдлд, своими входами поразрядно подключены к кодовой шине задаваемого фазового сдоигд р, Выходы этих элементов связднц с цифроеыми входами цифроанало ооцх устройстз. Так, гзцходы дешифраторд 16 соединены со входами цифрового управления коглмутдтором 19, групповые выходы синусного преобразователя 17 пордзрядно подсоединены к цифровым оходдм ПЦАП 20 соусого кдндлд, групповые вцходы косиусноо преобразоедгеля 18 горазрядно подключены к цифрооцгл входам ПЦАП 21 косинусного кдндлд,Коммутатор 19 имеет четыре аналоговых входа, дед аналоговых выхода 5 и С и позволяет устанавливать на выходах четыре оаридгта подклю ения входов к выходам. При ем пероцй и второи входы могут быть соединены только с косинусным выходом С, а третий и четвертый входы могут быть связаны только с коддрдтурнцсинуснцм вы. ходол Б Вход широкодиапазонного кодоуправляемого фазовращателя подключен к первому входу коммутатора 19 непосредственно, к второму входу - через инвертор 23, а к третьему входу - через элемент 15, Кроме того, выход элемента 15 связан с инвертором 24, который подключен своим выходом к четеертолу входу коммутатора 19, Выходы С и 5 коммутдтора 19 подсоединены к входам ПЦАП 20 и 21 косинусного и синусного каналов сооеестеегно Выходы послед 1635146в вхТПосредством коммутатора 13 выходные коды М и М 6 счетчиков 5 и 6 поочередно подаются на регистр 14, Коммутация осущетвляется так, что во время подсчета импульсов одним из счетчиков на регистр 14 55 подается код, соответствующий длительности предыдущего периода входного сигнала, зафиксированный в другом счетчике, и наоборот. Управление коммутатором 13 50 их соединень: с сумлзтором 22, выход которого явпяеся выходом Фазовращателя,Фаэовращатель работает следующимобразом,Входной узкополосный сигнал 5Овх = О (т) зп Ф (т),где Ф=и 1+ р(т),подается на формирователь 1, осуществляющий усиление сигнала и ограничениеего а уровнях, характерных для логических 10уровней выбранного типа элементной базы,На выходе Формирователя 1 получаютнапряжение прямоугольной формы соскважностью, равной двум, длительностьпериод. которого равна текущелу эначеию д;ительности периода входного узкополосно о сигнала. Параметры выходногонапряжения Форлирователя 1 не зависят отуровня входного напряжения и глубины егоамплитудной модуляции. 20Этим апряжением запускается тригер 2 по счетному входу Осуществляя деление частоты нз двэ, триггер 2 нз своихпэрафгзных выходах поочередно Формирует импупьсь, амплитуда которых соответствует уровю ло ической единицы, адлительост равна длительноси текущегоПЕРИОДЗ ВХОДНОГО УЗКОПОЛОСНОО СГЗЛЗПарзфззные выходные импульсы триггера 2 тоочередно открывают ключи 3 и 4 по 30первым вхходзм. На вторые входы клочей 314 подается импульсное напряжение от геерзтора 11 с нормирова ой длительностью периода Г. При этом редпопагается,что на любом участке рабочего диапазона 35частот нормированная длиел,ность периода эпряженя геерзторэ 11 будет намного меньше длительности периода сигнала,т.е, Твхвп То. Поэтому на выходах ключей3 и 4 поочередно образуются пачки, ззполненные импульсали с нормированной длительностью периода Тв.Счетчики 5 и 6 поочередно осуществля;от подсчет количества импульсов в каждойпачке. Это количество определяется текуцим, -ьм дискретным значением длительности периода входного сигнала: осуществляется одним из вЫходных нзгряжений триггера 2,Формирователи 7 и 9 запускаются фронтами парафазных выходных си нэпов триггера 2, совпадающих по времени с моментами окончания пачек импульсов нэ выходах ключей 3 и 4, Они генерируют импульсы, длительность т 7 и тд которых в несколько раз превышает время тэвл задержки прохождения импульсов в счетчиках 5 и б, а такке коммутаторе 13, в то же время длительность импульсов г; (т) ос гэе тся на.много меньшей минимальной длительности периода входного сигнала Тв,вГэвпГт ,тя) Твхввл .Каждый из сформированных импульсов, проходя через схему ИЛИ 12, своим спадом осуществляет запись в регистр 14 кода того счетчика, который закончил подсчет импульсов в пачке,Отличительной особенностью формирователей 8 и 10 является задержка их фронтов относительно запускаощего спада импульсов генерируемых формироваелями 7 и 9 на интерал времени, превышаюций время необходимое для записи информации в регигтр 14 Такач задержка необходима для обеспечения естественного порядка работы квзнтующих преобразователей длительности периода в цифровой код, т.е. обнуление счетчиков 5 и 6 должно происходить госле того, кзк зафиксирован ныи в них код буде занесен в регистр 14 Формироваели 8 и 10 генерирую импульсы нормированной амплитуды, длительность которы намного превышает длительность перепада (ФГонтз г, или спада т), хзрзктернуо для выбранного типа элементной базы чем обеспечвается надежное обнуение счетчиков 5 и б. В то же время длительность этих импульсов тя (то) остается намного меньшей минимальной дпителыости периода входного узкополосного сигнала:тф = тслгг (тг)Твхпп .Таким образол, каждый из каналов ксдирующего преобразования длительности периода в цифровои код работает по замкнутому циклу: время - импульсное кодирование, протекающее одновременно с подсчетом импульсов, переключение коммутатора 13 перепись информации в регистр 14, обнуление счетчиков 5 и б, пауза, время-импульсное кодирование с подсчетогл импульсов, вклочение коллутатора 13 и т.д. Несмотря на то, что длительность импульсов, генерируемых формирователями 7 и 9 и 8 и 10 стабильна во время, длительность всего цикла задается входным оигна 1635146 илом и равна длительности двух его соседнихпериодов. )цикл одного из каналов кодируощего преобразования слещен по отношаниО к другому каналу на время, раоноедли голаоси одного периода входного сигндлд,Я итоге Гц ре истра 14 к цифровым входал элемента 15 подается цифровой код,цропорцондльный длительности завершившегост к дд ному моменту времени це;)иода входного сигнала. Э тотобновляется после завершения каждогоочередно о периода ладного си нала.Е 3 ард 1 реализации эпаментд 15, црсдсгдопенньй нд .ИГ, 2, оклюде Е сб Оце 5рацион ый усилитель со сдн,;ртойцепью отг)ицательной Обрдгнпй сенди, сосоЩей з РезтстоРа Вс. Об)1)ас)й спзи,включенного )еду выходол ус; и;.-Ля иего инверсным оодом, и ласштдбнОГО реэистора Вл, подключенного между тегл жеоходол усилителя и аналоговым входом элеменэ 15, Крома того, в состав последнеговходиг фдзоэадающая цепь, сосоящая изкоммутируемого набора конденсд)оров С 25ОКЛЮЧЕННЫХ МЕЖДУ ДНаПОГОВЫМ Е)ХОДОли ЭЛЕ анта 15 и ц 1 мьм вхОДО. Оер;ц)ОннОГОусе.)я, и резистора Й . ГодключеннОГОежДу тем же вхоДом усилителя и ОбдеЙцепью. 30Коммутация наборов конденсаторовосуществляется при помощи электронныхклочей с согласующими усилителями. дтиусилители открывзют электронные клочицри подаче нд их вход уровней логической 35одниц., От сос)тегствуощх разряда 3 кода управленяКоз 1 1)цет передачи по нацряжениоэпемен га 15 определяется выражением10из котсро о следует, что одуь: 1 при любох значениях цараме)ров и), С 1 и 45 Ву. таК Ках 40 ДУПИ КОМПЛЕКСНЫХ пЫРДжЕНИй стоядик о ис иела и;ндланатсле, е);он между сол 3, 11 дзО 3 и сД".иГ у),1 3 Осимый эпамен)спл 15, оцредепяеся пс с 1 отгцшенио лежду мнимой и дейсни)ельнои 50 час тол;и и ирджен дл2 гпСВ,ГФ" =- дгстс)1 - гс)2 С,. В)с.,Как следует из выражен:ля дпя еу)ф- требующийся квддрдтурный фазовый сдвиг суюф =-.г 2 будет вноситься при успог. Чс)От С Гу - 1 или с) С .Ву = 1, откуде2 2. ) С; у) в сР ) Т,--- 2 лсавуПостоянство квадраурного фазового сдоига о широком диапазоне вариаций длительности периода е)ход 0 о сиг длд поддерживается в то случае, если цри изане,ниях Твх цогОГ)ц 1)дгьно изленяегся парамсцр С с тел, чтобы оношение Твх/С или Т)х/Ву оставалось не)зменьм. Излен ения параметра С асуп ест вп я о гся дискретным г ц оса бом и ри цс лощ ц, рового коДа Иу УпРдвлениЯ цолУча мого ог преобразователя текущих значении длительности цериодэ вхо)1 Гн О с иад; в циф роной код.Входной узкопоеОГ н и с:и Епл Одаа;я нд первый вход комудорд 19 иецосредгтоенно, на второй вход через фдзосиварар 23, на третий вход через элемент 15нд чет нарты й вход е рез фд эсэлн дартс р 24 ГЛО- дули коэффициентов передачи Обоихдзо. инверторов 3 и 24 и злеман)а 15 гыб рдо рдвньли единица, Таким обрд, м, ид нходдх коммутдторд 19 фо.лруотгп с ь) Ортогондпьн,х и е ржинЕ с: рдги дли. пиуд;лиО ) :;с 1) )О- 1 (т) зие 1)1 8 0 ");О 3О ) , Гс 119 01;Ол - И (т) ."Еи 11270 ) .В здвисилоси 01 кода Ируц аплс чя фазовь м сди о посгупаодеос ш:ны уц рдВПЕНп Нд ДЕИ 11)атос 15с)СЕ)ЕДН ф 011 лиоуат сиГалл упрде 1 ЛГ;1 я утд 0- ро 19 при зтОл и Ос.) гн Еи выход С КолхуТЛ)зрд 19 ц".рада СГ ;ИП, л) Е),.С)ДНС)О дцряжИа 1 Лед аго и г)ирондое зд ение О 2, 4 д снус, и Е; е:, д 5 ксму)до)д 19 цоступдсвддг).)уО ндгрксив О 3 сибс) ".с: ин)лрся Ол, Пр Г с)упр О о си ,. ) з 0 Р эО ад е и Г де ц р ад епах о 0до 90 1 . - . у - 90 ), сикодс)х С. колк",ути 119 усаде)п,)Рсс сООт 30 ГГт во О а 11)я;3 Ип Оист 90 до 180(90 =.-.=: 180напряжения О, и Оз;От 18 У ДГ) 270 180 -,";70) . нд яжания О 2О ,о 70 до 360 270е - 3 Ы" - напряже ия О и ОПр иосцрс)изведан улд л/ и предел х це)1 огп квддрдтд н ) е ходы ПЕАП 20 и 21 наступаот ндерчхкения О.с е)ыхдо 3и С КлЛутдСд 19. БХОДИ. С; Ндцря)квя П ДП 20 и 21, в )Лжецые через их коэффицил Г 01)Г,д;ч гоот в 1 тст. 0 раяывыходное напряжен е цирокодиапаэонного кодоуправляемого фаэовращагеля ормируется при помоци сулматора 22Оьх = Ох 2 оОх 2 = О ( зпсов Ф(т)+ сов лэп Ф (т) = О вп п 1+(т) )Формула изобретения Широкодиапазонный кодоуправляемый фаэовращатель, содержащий дешифратор квадранта, аналоовый коммутатор, два преобразователя цифровых кодов, два перемножающих цифроаналоговых преобразователяя, аналоговый сумматор, фазосдвигающий элемент и два аналоговых инвертора, причем выходы аналогового комлутатора связаны с аналоговыми входами перемножающих цифроаналоговых преобразователей, своими выходами соединенных с входами аналогового сумматора, выход которого является выходом фазовращателя, а входы цифрового управления перемножаощих цифроаналоговых преобразователей чеоез преобразователи цифровых кодов подклюень поразрядно к шине кодового управлеия фаэовым сдвигом, подсоединеннои также к дешифратору квадранта, выходы которого связаны с входами управления аналогового коммутатора, причем вход фазовращателя соединен с первым входом аналогового коммутатора непосредственно, с вторым входом через первый аналоговый инвертор, с третьим входом через фазосдвигаощий элемент, выход которого через второй аналоговый лнвертор подключен к четвертому вхоДу аналогового коммутатора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности установки значений фазовых сдвигов лежду входными и выходньглиаряж- иял в широком диапаэое часот, е нсго оведоы первый формирователь имп, ьсо три: гер, генератор импульсов, первыи и то рой к;ючи, первый и второй счетчи и илпульсов, цифровой коммутатор, реигтр, второй и третий, а также чеверыи и пятый формирователи импульсов и логи еска схема И гИ, причем вход первого формировате ля импульсов связан с входомфаэовращателя, а его выход подклое к счетному входу триггера, прямой выход которого подсоединен к перволу входу первого ключа, к входу обнуления второго 15 счетчика импульсов через последовательносоединенные второй и третий формирователи илпульсов и к входу управления цифрового коммутатора информационные входы которого поразрядно соединены с выхода ми первого и второго счетчиков имп ульсов,причем счетный вход последнего связан с выходом второго ключа, второй влод которого обьединен с вторым входом первого ключа и подсоединен к генератору илпульсов, 25 инверсный выход триггера подключен к первому входу второго ключа. и через последовательно соединеные четгертьй и пяьй формирователи импульсов - к входу обнуления первого счетчика импульсов, счетный 30 вход которого связан с выходом первогоключа, выходы второго и четвертого форми рователей импульсов подсоедены к логическои схеме И 1 И, вы;од коарой подквючевходу записи регистра, нфор мационные входь которого поразрядно связаны с выходами цифрового комлутатгра а выходы с одноименными цифровыми входами фазосдвигающего устройства,г оставитель А.ОрловТехред М Моргенал Корректор О.Ципле едактор А.Рев КНТ СС биат "Патент"Чж ород ул Гагарина, 10 рои:в тдслепно иэдагельскй ко дходиццпроЮо го улраЮф аказ 755 ВНИИТираж 416Государственного комит113035, Москва о изобрет 35, Раушс Подписное ям и открытиям пр наб 4/5